Kiedy mówimy o ludzkim mózgu, generalnie myślimy, że składa się on z neuronów, które określają nasz myślenie i inteligencja. Cóż, jest to prawdą tylko w niewielkim procencie.
Ludzki mózg składa się z więcej niż 80.000 miliardów neuronówJednakże liczba ta stanowi tylko około 15% całkowitej liczby komórek w organach tworzących ten układ.
Komórki układu nerwowego i ich funkcja w organizmie człowieka
Pozostałe 85% składa się z innych mikroskopijnych komórek zwanych komórki glejoweodpowiedzialny za tworzenie substancji zwanej komórkami glejowymi, która rozprzestrzenia się w każdym zakątku układu nerwowego.
Komórki glejowe, zwane również neuroglejem lub po prostu glejami, nie uczestniczą bezpośrednio w połączeniach synaptycznych, tak jak neurony, ale ich prawidłowe funkcjonowanie pozwala im na to sygnały między neuronami są przekazywane efektywnie i stabilne. Innymi słowy, działają jak „klej nerwów”, na którym wspierają się sieci neuronowe.
Komórki glejowe odpowiadają za wspomaganie neuronów w procesie przesyłanie impulsów elektrochemicznych poprzez układ nerwowy. Komórki te odpowiadają za dostarczanie składniki odżywcze, zachowaj strukturaprzyspieszają samo przewodzenie nerwowe, naprawiają uszkodzenia i zapewniają energia dla neuronówa także regulują środowisko chemiczne, które je otacza (jony, glukoza, aminokwasy itp.).
Do głównych substancji, które komórki glejowe pomagają transportować lub regulować, należą: glukoza (podstawowe źródło energii dla mózgu), różne aminokwasy bierze udział w syntezie neuroprzekaźników i różnych Iones (takich jak sód, potas lub wapń) niezbędnych do pobudliwości neuronów.
Wśród tych wielu komórek glejowych znajdujących się w mózgu, tzw oligodendrocyty ze względu na swoją zdolność do tworzenia osłonki mielinowe ochronne aksonów ośrodkowego układu nerwowego.
- Mielina to lipoproteina izolacyjna Pozwala to na wzmocnienie potencjału czynnościowego w czasie i odległości. Chroni akson przed impulsem elektrycznym, przyspieszając jego reakcję. podróżować i zapobiega jego rozprzestrzenianiu się przez błonę neuronalną. Dzięki mielinie, tzw. przewodzenie solneImpuls „przeskakuje” z jednego węzła Ranviera do drugiego, co znacznie zwiększa prędkość transmisji.
- Oligodendrocyty, komórki Schwanna, astrocyty i mikrogleju Oto cztery najważniejsze typy komórek glejowych. Razem wspierają, odżywiają, chronią i regulują neurony.
Komórki Schwanna
Są to jedyne komórki glejowe znajdujące się w nerwach biegnących przez całe ciało, czyli w obwodowy układ nerwowy (PNS)Są to mikroskopijne strąki przypominające „perły” składające się z mielina które otaczają aksony obwodowe.
Każda komórka Schwanna owija swoją cytoplazmę wokół pojedynczego aksonu, tworząc segment osłonki mielinowej. W przeciwieństwie do oligodendrocytów, które mogą mielinizować jednocześnie, komórki Schwanna nie owijają swojej cytoplazmy wokół pojedynczego aksonu. dziesiątki aksonów w ośrodkowym układzie nerwowymKomórki Schwanna są odpowiedzialne za pojedynczy akson, co stanowi kluczową różnicę strukturalną i funkcjonalną pomiędzy ośrodkowym a obwodowym układem nerwowym.
Potrafią segregować pliki „Czynnik wzrostu nerwów” (NCF), cząsteczka, która służy do stymulacji wzrost neuronów w trakcie rozwoju, a także bierze udział w procesach naprawczych po uszkodzeniu nerwów obwodowych.
Komórki Schwanna aktywnie uczestniczą w regeneracja nerwów obwodowychGdy nerw ulega uszkodzeniu, komórki te pomagają usunąć resztki mieliny i uszkodzone aksony (we współpracy z makrofagami) i tworzą „tunele” tkankowe zwane pasmami Büngnera, które kierują wzrostem nowych aksonów do miejsca przeznaczenia.
Komórki Schwanna są zatem odpowiedzialne za tworzenie mieliny w obwodowym układzie nerwowym, aby wspierać strukturę nerwów i ułatwiać utrzymanie i odzyskiwanie funkcji obwodowych.
Astrocyty
Są to komórki znajdujące się w pobliżu neuronów, o kształcie gwiazdy i większych rozmiarach w porównaniu do neuronów; znajdują się w ośrodkowy układ nerwowy (OUN) i przez nerw wzrokowy.
Astrocyty to rodzaj „żołnierzy”, którzy są częścią Bariera krew-mózg (BBB)Śródbłonek to błona ochronna ośrodkowego układu nerwowego (OUN), której funkcją jest zapobieganie bezpośredniemu napływowi krwi do śródbłonka. Zapobiega to niekontrolowanemu przedostawaniu się toksyn, patogenów i potencjalnie szkodliwych cząsteczek.
Astrocyty są odpowiedzialne za filtrować to, co może lub nie może przedostać się do ośrodkowego układu nerwowegoUmożliwiają wejście do tlen i glukozaStanowią one podstawowe „pożywienie” dla neuronów i pomagają w eliminacji produktów przemiany materii. Ponadto regulują stężenie jonów w przestrzeni pozakomórkowej, modulują aktywność synaptyczną i przyczyniają się do recyklingu neuroprzekaźników, takich jak glutaminian.
Astrocyty wraz z oligodendrocytami tworzą część tzw. makroglej, grupa większych komórek glejowych, która pełni istotne funkcje strukturalne i metaboliczne dla sieci neuronowej.
Microglia
Jest to grupa komórek tworząca podstawę układ odpornościowy mózguPonieważ bariera krew-mózg nie pozwala na swobodne przenikanie komórek obwodowego układu odpornościowego, mózg posiada własny system obronny, a te komórki pełnią rolę jego żołnierzy ochronnych.
Podstawową funkcją tych komórek jest bronić i naprawiać mózg obrażeń wywołanych przez inwazyjne mikroorganizmy, szczątki komórkowe i różne choroby.
Komórki glejowe stale skanują ośrodkowy układ nerwowy w poszukiwaniu uszkodzone blaszki, zmienione neurony i czynniki zakaźneJest on bardzo wrażliwy na bodźce środowiskowe i potrafi wykryć najmniejsze zmiany w składzie biologicznym tkanki mózgowej.
Komórki te lokalizują i neutralizują wszelkie płytki, fragmenty kwas deoksyrybonukleinowy (DNA)sploty neuronowe, martwe komórki, uszkodzone komórki i ciała obce. Z tego powodu można je uznać za „gospodynie domowe” mózgu, odpowiedzialny za oczyszczanie resztek komórkowych i usuwanie potencjalnie toksycznych elementów.
Oligodendrocyty w szczegółach
Oligodendrocyty to rodzaj komórek glejowych, które można znaleźć wyłącznie w ośrodkowym układzie nerwowymTo znaczy w mózgu i rdzeniu kręgowym. Ich główną cechą jest to, że odpowiadają za tworzenie osłonki mielinowe które otaczają aksony neuronów w ośrodkowym układzie nerwowym.
Posiadają one wiele rozgałęzień, które oplatają aksony kilku neuronów, dzięki czemu pojedynczy oligodendrocyt może mielinizować wiele aksonów jednocześnie, w przeciwieństwie do komórek Schwanna.
Osłonki mielinowe tworzone wokół aksonów neuronów mają za zadanie: izolować elektrycznie włókno nerwowe i zwiększyć prędkość transmisji impulsów elektrochemicznychDzięki takiej strukturze potencjały czynnościowe mogą rozprzestrzeniać się szybko na duże odległości, nie tracąc intensywności.
W niektórych aksonach osłonki mielinowe nie tworzą ciągłej osłony, lecz są regularnie przerywane, tworząc tzw. szlaki aksonalne. węzły RanvieraTe niewielkie przerwy pozbawione osłonki mielinowej umożliwiają przewodzenie solankowe: impuls jest regenerowany w każdym węźle, co dodatkowo przyspiesza rozprzestrzenianie się sygnału.
Mielinizacja rozpoczyna się w okresie życia wewnątrzmacicznego: rozpoczyna się około 16 tydzień ciąży w rdzeniu kręgowym i postępuje po urodzeniu, aż do momentu, gdy wiele głównych włókien nerwowych zostanie zmielinizowanych, zanim dziecko zacznie chodzić. Mielina formuje się i udoskonala przez całe dzieciństwo, okres dojrzewania, a nawet dorosłość, co jest powiązane z rozwojem złożonych umiejętności poznawczych i plastyczność mózgu.
Nawet w wieku dorosłym oligodendrocyty są nadal produkowane z komórki progenitorowe wyspecjalizowane (komórki progenitorowe oligodendrocytów, czyli OPC). Komórki te mogą różnicować się w dojrzałe oligodendrocyty, zdolne do tworzenia nowej mieliny lub naprawy obszarów demielinizowanych po urazie lub chorobie.
Z perspektywy rozwojowej, oligodendrocyty powstają w określonych obszarach w pobliżu komór mózgowych i cewy nerwowej, skąd migrują do swoich docelowych miejsc w istocie białej i szarej. Podczas tej podróży przechodzą przez kilka etapów: komórki progenitorowe, niedojrzałe oligodendrocyty i w pełni zróżnicowane oligodendrocyty tworzące mielinę.
Rodzaje oligodendrocytów
Oligodendrocyty można klasyfikować głównie ze względu na ich funkcje, chociaż strukturalnie i molekularnie są bardzo podobne. Istnieją dwa główne typy: międzywiązkowy y satelitaPonadto uznaje się: oligodendrocyty progenitorowe jako kluczowa populacja komórek odpowiadająca za naprawę i plastyczność ośrodkowego układu nerwowego.
- L międzypęcherzykowe oligodendrocyty To oni są odpowiedzialni za tworzenie osłonek mielinowych Stanowią one część istoty białej mózgu. Są „klasycznym” typem oligodendrocytów, który jest badany w kontekście mielinizacji.
- L oligodendrocyty satelitarne Stanowią część istoty szarej, nie są producenci mielinyNie przylegają do neuronów, tworząc osłonki, ani nie pełnią funkcji izolatorów elektrycznych. Ich funkcje nie są w pełni poznane, choć uważa się, że uczestniczą w utrzymanie równowagi chemicznej poza komórką i w regulacji środowiska synaps.
- L komórki progenitorowe oligodendrocytów (OP) Uważa się je za „komórki macierzyste” dojrzałych oligodendrocytów. Mają zdolność do podziału i różnicowania, generując nowe komórki mielinizujące, zwłaszcza po urazach lub procesach demielinizacji. Ich rola jest niezbędna w… regeneracja i naprawa mieliny w ośrodkowym układzie nerwowym.
Funkcje oligodendrocytów
Ponieważ dokładne funkcje oligodendrocytów satelitarnych nie są znane, opiszemy tylko funkcje międzypęcherzykowe oligodendrocyty oraz ogólnych funkcji pełnionych przez zespół oligodendrocytów i ich prekursorów w ośrodkowym układzie nerwowym.
Przyspieszenie transmisji neuronowej
Prędkość potencjałów czynnościowych wzrasta, gdy aksony są mielinizowane. W aksonach z osłonkami mielinowymi rozdzielonymi przewężeniami Ranviera impuls elektryczny nie przemieszcza się w sposób ciągły, lecz „skacze” z węzła do węzła. Pozwala to na przebycie drogi sygnału. znacznie szybciej niż w przypadku włókien niemielinizowanych.
El prawidłowe działanie systemu Prawidłowe tempo przewodzenia nerwowego wpływa na funkcjonowanie układu hormonalnego i mięśni. Koordynacja ruchowa, odruchy, percepcja sensoryczna i wiele czynności poznawczych zależą od precyzji i szybkości tego przewodzenia.
La inteligencia Oligodendrocyty są również powiązane z integralnością i ilością mieliny w niektórych obszarach mózgu. Badania wykazały dodatnią korelację między gęstością mieliny w istocie białej a wydajnością w zadaniach poznawczych, co sugeruje, że oligodendrocyty pośrednio przyczyniają się do takich zdolności, jak uczenie się i rozumowanie.
Izolacja błony komórkowej
Izolowanie aksonów neuronalnych od środowiska zewnętrznego komórek zapobiega filtracja jonowa przez błonę komórkową. Mielina działa jak powłoka izolacyjna podobna do plastiku pokrywającego przewody elektryczne, zapobiegając zwarciom i utracie sygnału.
Dzięki tej izolacji oligodendrocyty zapewniają wymianę jonów (zwłaszcza sód i potasPotencjały czynnościowe koncentrują się w ściśle określonych obszarach – węzłach Ranviera – gdzie ulegają regeneracji. Dzięki temu transmisja jest bardziej efektywna. energooszczędne i tańsze dla neuronu.
Strukturyzacja układu nerwowego
Ponieważ neurony nie są w stanie wykonywać swoją funkcję samodzielnieKomórki glejowe, a zwłaszcza oligodendrocyty międzypęcherzykowe, odpowiadają za podtrzymywanie struktura sieci neuronówZapewniają wsparcie fizyczne, które utrzymuje uporządkowanie włókien istoty białej i przyczynia się do trójwymiarowej architektury mózgu.
Ponadto rozmieszczenie mieliny częściowo definiuje obszary istota biała y istota szara układu nerwowego. Istota biała jest bogata w mielinowane aksony, podczas gdy istota szara zawiera głównie somy (ciała komórkowe) neuronów i synapsy. Bez oligodendrocytów ta struktura anatomiczna uległaby radykalnej zmianie.
Wsparcie rozwoju i przetrwania neuronów
Oligodendrocyty są producentami białka i czynniki neurotroficzne które w interakcji z neuronami utrzymują je w aktywności, zapobiegając w ten sposób zaprogramowana śmierć komórki (apoptoza).
Czynniki te obejmują cząsteczki, które promują różnicowanie neuronalneKierują wzrostem aksonów i dendrytów oraz wspomagają dojrzewanie obwodów neuronowych w trakcie rozwoju. Reagują również na aktywność elektryczną neuronów, modyfikując mielinę w zależności od ich przeznaczenia, co bezpośrednio łączy oligodendrocyty z plastyczność synaptyczna i uczenie się.
Homeostaza płynów pozakomórkowych
Mimo to oligodendrocyty satelitarne nie mają wyraźnej funkcji w pełni zdefiniowane, są uważane za ważne dla utrzymania homeostatyczna równowaga środowiska zewnętrznego pobliskich neuronów. Pomagają regulować stężenie jonów, wody i metabolitów w istocie szarej, przyczyniając się do stabilnego środowiska dla transmisji synaptycznej.
Z kolei oligodendrocyty progenitorowe umożliwiają mózgowi posiadanie rezerwa komórek zdolnych do zastąpienia uszkodzonych oligodendrocytów i remielinizacji aksonów po uszkodzeniu, co jest kluczowe dla utrzymania długotrwałej funkcjonalności ośrodkowego układu nerwowego.
Komunikacja między neuronami a mielinizującymi komórkami glejowymi
Przez długi czas uważano, że neurony są jedynymi komórkami odgrywającymi aktywną rolę w przetwarzaniu informacji. Jednak coraz więcej dowodów wskazuje na to, że... komórki glejowe, a w szczególności oligodendrocyty i komórki SchwannaUczestniczą w złożonej, dwukierunkowej sieci komunikacyjnej z aksonami, które mielinizują.
Uwalnianie aktywności neuronalnej przekaźniki chemiczne nie tylko w klasycznych synapsach, ale także w pozasynaptycznych obszarach aksonów. Te przekaźniki, wraz z lokalnymi zmianami stężenia jonów, działają jako sygnały dla komórek glejowych, regulując procesy takie jak: proliferacja, różnicowanie i mielinizacja.
Na przykład w ośrodkowym układzie nerwowym aktywność aksonów może modulować fosforylacja podstawowego białka mieliny (MBP) W oligodendrocytach dzieje się to poprzez szlaki sygnałowe i kinazy białkowe zależne od tlenku azotu. W ten sposób wielokrotne użycie określonych obwodów może prowadzić do zmian strukturalnych mieliny, wzmacniając najbardziej aktywne połączenia.
W SNP przeżycie i dojrzewanie prekursory komórek Schwanna Zależą one od sygnałów pochodzących z aksonów, takich jak neuroregulina-1 lub pewne endotelinyTe cząsteczki regulują czas i sposób, w jaki komórki Schwanna proliferują, różnicują się i rozpoczynają mielinizację, zapewniając, że odpowiednia liczba komórek mielinizujących znajduje się wyłącznie tam, gdzie potrzebują ich aksony.
Ten stały dialog aksonów z komórkami glejowymi jest niezbędny dla normalny rozwój układu nerwowego, naprawę po urazach i utrzymanie prawidłowego przekazu nerwowego przez całe życie.
Choroby związane z mieliną
Ponieważ mielina jest niezbędna do szybkość i dokładność przekazu nerwowegoJakakolwiek zmiana w ich strukturze, w oligodendrocytach lub komórkach Schwanna może powodować choroby zwane demielinizacyjnePatologie te dotyczą zarówno ośrodkowego, jak i obwodowego układu nerwowego i mogą mieć podłoże autoimmunologiczne, genetyczne, metaboliczne, zapalne, zakaźne lub toksyczne.
Zespół Millera Fishera
Jest to wariant Zespół Guillaina-Barrégo, choroba autoimmunologiczna charakteryzująca się produkcją przeciwciała przeciwko mielinie neuronów obwodowego układu nerwowego.
W przypadku uszkodzenia mieliny obwodowej następuje utrata właściwej osłonki mielinowej. przewodzenie sygnałów pomiędzy organizmem a ośrodkowym układem nerwowymco prowadzi do potencjalnie poważnego paraliżu mięśni i zaburzeń czucia.
Objawy związane z Choroba ta obejmuje oftalmoplegię (paraliż mięśni oka) ataksja (utrata koordynacji ruchów) i arefleksja (brak odruchów). W przypadku wczesnej terapii, choroba ta ma zazwyczaj dobre perspektywy na długotrwałą poprawę, dzięki zdolnościom remielinizacji obwodowego układu nerwowego.
Choroba Charcota-Mariego-Tootha (CMT)
Czy choroba dziedziczna który wpływa na nerwy obwodowe i jest znany jako obwodowa neuropatiaChoroba ta jest związana z mutacjami w genach kodujących kluczowe białka mieliny obwodowej, takie jak białko zero (P0), białko mieliny obwodowej 22 (PMP22) lub niektóre koneksyny biorące udział w komunikacji w komórkach Schwanna.
Powoduje postępujące uszkodzenie nerwów obwodowych, objawiające się takimi objawami jak: osłabienie mięśni dystalnychDeformacje stóp i dłoni, zaburzenia czucia oraz utrata odruchów to częste objawy. Chociaż niektóre neuropatie obwodowe mogą być związane z cukrzycą i innymi przyczynami metabolicznymi, CMT należy do najczęstszych postaci. genetyczny uszkodzeń mieliny obwodowej.
Stwardnienie rozsiane
Jest to choroba ośrodkowego układu nerwowego, która blokuje lub spowalnia komunikację między mózgiem a ciałemDzieje się tak, gdy osłonka mielinowa chroniąca komórki nerwowe są uszkodzone, atakują mózg i szpik kostny rdzeniowy.
W przypadku stwardnienia rozsianego układ odpornościowy błędnie atakuje mielinę, a czasem oligodendrocyty, powodując stan zapalny i powstawanie blaszki demielinizacyjne w różnych obszarach ośrodkowego układu nerwowego. Z czasem aksony mogą również ulec uszkodzeniu, co prowadzi do trwalszej niepełnosprawności neurologicznej.
Najczęstsze objawy są spowodowane utrata równowagimimowolne ruchy mięśni, problemy z poruszaniem się, trudności z koordynacją, drżenie, osłabienie, zaparcia lub zaburzenia jelitowe, a także zmęczenie i w niektórych przypadkach upośledzenie wzroku i funkcji poznawczych.
Wiadomo, że istnieją spontaniczne próby remielinizacja przez progenitorowe oligodendrocyty, ale u wielu osób cierpiących na stwardnienie rozsiane procesy te są niewystarczające lub z czasem ulegają wyczerpaniu, co sprawia, że komórki glejowe stają się kluczowym celem rozwoju przyszłych zabiegi neuroprotekcyjne i regeneracyjne.
Stwardnienie zanikowe boczne (ALS)
Stopniowo atakuje neurony ruchowektóre kontrolują mięśnie dowolne. Charakteryzuje się stopniową degeneracją tych neuronów aż do osiągnięcia śmierć neuronów i organizmu.
Chociaż SLA kojarzono głównie z pogorszeniem funkcji neuronów, najnowsze badania wskazują, że komórki glejowe i mielina Mogą one również odgrywać rolę w postępie choroby poprzez zmianę środowiska metabolicznego i podporowego neuronów ruchowych.
Choroba Baló lub stwardnienie koncentryczne Baló
Choroba ta dotyka głównie dzieci, a rzadko dorosłych. Polega na: utrata mieliny w mózgu który przyjmuje charakterystyczny wzór w postaci koncentrycznych pierścieni na obrazach mózgu.
Jest to rzadkie schorzenie, którego dokładne przyczyny są całkowicie nieznane. Powoduje postępujący paraliżmimowolne ruchy mięśni, napady padaczkowe i inne poważne problemy neurologiczne, ponieważ są one związane z miejscowym, ale intensywnym niszczeniem mieliny.
Leukodystrofie
Składają się one ze zmian układ wzrokowo-ruchowywśród innych objawów. Pochodzą one z zniszczenie mieliny na skutek defektów enzymatycznych w tworzeniu lub utrzymywaniu mieliny, lub na skutek procesów o podłożu naczyniowym, zakaźnym, autoimmunologicznym, zapalnym lub toksycznym.
W leukodystrofiach o podłożu genetycznym dochodzi do zmian w enzymach niezbędnych do syntezy lub degradacji lipidy specyficzne dla mieliny Powodują one gromadzenie się lub niedobór niezbędnych składników, co ma katastrofalne skutki dla integralności białej substancji mózgu.
Zrozumienie funkcji oligodendrocytów, komórek Schwanna i mieliny pozwala nam docenić, w jakim stopniu struktury te, często niewidoczne dla ogółu społeczeństwa, są fundamentalne dla naszego umysł, nasze ruchy i nasze zmysły funkcjonują prawidłowo i dlaczego badania nad komórkami glejowymi stały się jednym z kamieni węgielnych w leczeniu wielu chorób neurologicznych.